学习情境六工业用钢PPT

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1. 1学习情境六工业用钢 6.3 钢的火花鉴别 6.2 合金钢 6.1 非合金钢
2. 重点内容学习目的通过本章的学习，了解钢铁中的元素及其作用，掌握常用材料的牌号、性能、用途及热处理。1.熟悉常用热处理的工艺参数及工序位置的制定。2. 掌握常用材料的牌号、性能、用途及热处理。
3. 金属材料的分类金属钢铁铸铁 —— 钢白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁非合金钢 —— （碳钢）碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、铸钢合金钢合金结构钢易切削钢、渗碳钢、调质钢、滚动轴承钢、弹簧钢、超高强度钢合金工具钢量具刃具钢合金模具钢高速钢冷作模具钢热作模具钢特殊性能钢——非铁金属—— 低合金钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢铜、铝、钛、锌、…，轴承合金，硬质合金—低合金高强度结构钢、耐候钢
4. 钢铁的分类及牌号统一数字代号体系（1）按化学成分（2）按主要质量等级主要性能及使用特性非合金钢低合金钢合金钢钢的分类
5. 钢铁及合金牌号统一数字代号体系大写拉丁字母有：A、B、C、E、F、H、J、L、M、P、Q、 S、T、U、W。其中A表示合金结构钢；L表示低合金钢；U 表示非合金钢；T表示工具钢等。第一位阿拉伯数字有0～9。在不同的钢中，每一位数字所代表的含义各不相同。如在合金结构钢细分类中，0代表Mn（x）、MnMo（x）钢；1代表SiMn（x）、SiMnMo（x）钢。在低合金钢细分类中，0代表低合金一般结构钢；1代表低合金专用结构钢。在非合金钢中，1代表非合金一般结构及工程结构钢；2代表非合金机械结构钢等
6. 钢铁中的元素及其作用常存杂质元素对钢性能的影响锰 Mn 0.25--0.80% 有益。MnS(降低S的有害作用)固溶强化，使性能提高；屈服强度提高。 ↑热加工性能；硅 Si 有益。脱氧→↓脆性，固溶强化，屈服强度提高。硫—— 有害， 985℃熔点 FeS→热脆磷 P 有害，Fe3P 室温下<100℃，脆性大→冷脆基本元素：Fe、C 合金元素：为改善钢的性能而有意加入杂质元素：无法去除的有害元素残留元素：为去除杂质元素而加入的元素
7. 6.1 非合金钢1. 按钢的碳质量分数分低碳钢wC≤ 0.25% 中碳钢0.25< wC <0.6% 高碳钢wC >0.6% 2．按钢的质量分普通碳素钢Ws ≤0.05% 、 Wp ≤ 0.045% 优质碳素钢Ws ≤ 0.03%、 Wp≤0.035% 高级优质钢（标A） Ws ≤ 0.025% Wp ≤ 0.025% 特级优质钢（标E） Ws ≤ 0.015% Wp ≤ 0.025%
8. 3．按钢的用途分碳素结构钢（工程结构和机械零件用钢）碳素工具钢（刃具、量具和模具用钢）铸钢 4．按钢脱氧程度分：沸腾钢（F）、镇静钢（Z，可省略）半镇静钢（b） 6.1.1碳素结构钢1.牌号表示方法Q235-AF A、B、C、D F、b、Z、TZ 特殊镇静钢（TZ可省略）
9. 碳素结构钢的牌号表示方法Q 235 — A · F沸腾钢A等级235 MPa屈服强度 Q235-AF，表示碳素结构钢中屈服点≥235MPa，质量等级为A级的沸腾钢。
10. 碳素结构钢表6-1碳素结构钢的牌号和化学成分(GB/T700-1988)牌号等级化学成分脱氧方法w(C) %w( Mn) %w( Si) %w(S ) %w( P) %不大于Q195 － 0.06-0.12 0.25-0.50 0.30 0.050 0.045 F,b,Z Q215 A / B 0.09-0.15 0.25-0.55 0.30 0.050 / 0.045 0.045 F,b,Z Q235 A 0.14-0.22 0.30-0.65 0.30 0.050 0.045 F,b,Z B 0.12-0.20 0.30-0.70 0.30 0.045 0.045 F,b,Z C 0.18 0.35-0.80 0.30 0.040 0.040 Z D 0.17 0.35-0.80 0.30 0.035 0.035 TZ Q255 A / B 0.18-0.28 0.40-0.70 0.30 0.050 / 0.045 0.045 Z Q275 － 0.28-0.38 0.50-0.80 0.35 0.050 0.045 Z GB/T700-1988 标准 GB700-79 标准化学成分和力学性能均须保证 A 类钢 —— 保证力学性能， B 类钢 —— 保证化学成分， C 类钢 —— 保证化学成分及力学性能。Q195 A1；B1Q215 A2；C2Q235 A3；C3Q255 A4；C4Q275 C5碳素结构钢新、老标准钢号对照表6-2碳素结构钢的力学性能(GB/T700-1988)牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点s ，MPa抗拉强度 b / MPa伸长率 s , %温度 ℃V型冲击功 (纵向) J钢材厚度(直径)，mm钢材厚度(直径), mm 16>40 ~60>100 ~150> 150 16>40 ~60>100 ~150> 150不小于不小于不小于Q195－195－－－315-39033－－－－－Q215A/B215195175165335-41031292726－/20－/27Q235A/B C/D235215195185375-46026242221－/20 0/-20－/27Q255A/B255235215205410-51024222019－/20－/27Q275－275255235225490-61020181615－－最新牌号GB/T221--2000
11. 2.性能及用途用途： Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。性能：强度较低，但冶炼容易，工艺性好，价廉，且具有优良的锻造性、焊接性和切削加工性能加工成形后一般不进行热处理，大都在热轧状态下直接使用。
12. 用途　　钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。热处理：热轧空冷组织：S＋F多边型角钢螺钉、铆钉钢筋、螺纹钢建筑构件钢桥梁
13. 6.1.2优质碳素结构钢钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示。如：08F ，30A，45，15Mn （F表沸腾钢）（“A”表高级优质钢）注：Mn指含Mn量高0.7%～1.2％ 1.牌号表示方法如45钢，表示碳的质量分数为45/10000≈0.45 %
14. 优质碳素钢的化学成分和性能钢号化学成分，%s ，MPa ≥CMnSiSP08F 10 20 35 40 45 50 60 650.05-0.11 0.07-0.13 0.17-0.23 0.32-0.39 0.37-0.44 0.42-0.50 0.47-0.55 0.57-0.65 0.62-0.700.25-0.50 0.35-0.65 0.35-0.65 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.80 0.50-0.800.03 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37 0.17-0.37<0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035<0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035 <0.035175 205 245 315 335 355 375 400 420(摘自GB/T699-1999)
15. 较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。塑性及韧性较高，一般都要经过热处理以提高力学性能。 2.性能及用途性能用途
16. 15 、20钢:渗碳,表硬内韧,作凸轮、小齿轮、摩擦片、活塞销、摇臂等30～55钢:调质,综合机械性能好,制齿轮连杆轴类等60～70钢,淬火,中回,制造弹性元件,如汽车气门弹簧. 低碳钢常用于制作冷冲压件、渗碳件等；中碳钢常用于制作轴类零件；高碳钢常用于制作负荷不大、尺寸较小的弹簧等。08 、 10钢:强度低,塑性好,具有良好的冲压、拉深及焊接性能,用于制造冷冲压件,如汽车和拖拉机油箱、仪表板、汽缸盖衬垫、连杆轴瓦的钢背、曲轴止推片等.
17. 上海桑塔纳发动机曲轴就是采用优质50号中碳钢锻制而成，先正火后半精加工，最后经中频淬火后再精加工汽车曲轴
18. 以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 6.1.3碳素工具钢1.牌号表示方法如：T10A, T9 , T12Mn (A表示高级优质钢）注：Mn指含Mn量高0.4%～0.6％ T 12 A高级优质 Wc = 1.2%碳素工具钢wS  0.020 % wP  0.030 %
19. T7，T8：强度，韧性较高，可制作冲头、凿子、榔头T9，T10，T11、 T10A ：强度，韧性适中，可制作钻头、刨刀、丝锥、手锯及冷作模具。 T12，T13：硬度很高，韧性低，可制作锉刀、刮刀、量规。 2.性能及用途生产成本较低；易于冷、热加工，热处理后有相当高的硬度；在受热不大的情况下工作时有较好的耐磨性，主要用于制造各种低速或手动刃具、量具、模具等
20. 钢号C, %Mn, %Si, %S, % P, % 退火后 HBS, 水冷淬火温度，℃T7 T8 T8Mn T9 T10Mn T10 T12 T130.65-0.74 0.75-0.84 0.80-0.90 0.85-0.94 0.95-1.04 0.95-1.04 1.15-1.24 1.25-1.350.40 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40 0.400.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.350.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.0300.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035187 187 187 192 19 207 207 217800-820 780-800 780-800 760-780 760-780 760-780 760-780 760-780 碳素工具钢的化学成分和性能（淬火后HRC≥62)(摘自GB/T1298-1986)
21. 用途: 用于低速、低温(＜200℃）、低冲击、硬度在HRC62左右的刃具。碳素刃具钢锉刀手锤
22. 螺纹量规热处理：淬火 + 低温回火组织：回火M＋粒状Fe3C + A' 钻头
23. 6.1.4铸造碳钢以强度表示的铸钢牌号如ZG200-400表示（或不小于400MPa的铸造碳钢；）不小于200MPa，1.牌号表示方法以化学成分表示的铸造合金钢牌号如ZG15Cr1Mo1V钢，表示wc≈0.15%、wcr≈1%、wMo≈1%、wv<0.9%的铸钢（平均wv<0.9%不标数字）（平均wc >1%时不标出，平均wc<0.1%时，第一组数字为“0”）
24. ZG 200 - 400σb ≥ 400MPaσs≥ 200MPa铸钢主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。2.性能及用途热处理 ——退火或正火，细化晶粒，消除魏氏组织及铸造应力。组织 —— P＋F
25. 用途 —— 形状复杂，需一定强度、塑性、韧性的零件机车车辆、船舶、重型机械齿轮、轴、轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等轧辊外壳
26. 非合金钢的不足※ 强度和屈强比低；※ 回火稳定性差；※ 淬透性低，只能水冷，易变形开裂，性能不均;不适宜形状复杂和尺寸大的工件；※ 不能满足特殊性能的要求，即耐热、耐蚀、抗氧化、耐磨、红硬性等。
27. 与C的亲和力：强弱Ti Zr Nb V W Mo Cr Mn Fe Co Ni Cu Si Al弱碳化物形成元素强碳化物形成元素非碳化物形成元素合金元素对基本相的影响：非碳化物形成元素溶入F固溶强化弱碳化物形成元素形成合金渗碳体较硬，耐磨，比Fe3C更稳定强碳化物形成元素形成特殊碳化物高熔点，硬，耐磨，最稳定合金元素在钢中的作用中强碳化物形成元素
28. 除Mn、P外均阻止奥氏体晶粒长大。 V、Ti、Nb、Zr——强烈阻止 W、Mo、Cr等次之； Ni、Si、Cu、Co等的作用较弱 ①细化奥氏体晶粒除Ni、Co外，大多数合金元素均减缓奥氏体化的过程。 ②减缓奥氏体化速度101.合金元素对钢的热处理工艺性能的影响（1）在钢加热过程中的表现
29. 综上所述，为了得到比较均匀的、含有足够数量合金元素的奥氏体，充分发挥合金元素的有益作用，合金钢在热处理时需要提高加热温度和延长保温时间。（2）在钢冷却过程中的表现①提高淬透性②使淬火后的残余奥氏体量增多
30. ①提高淬透性（请点击）除Co、Al外，完全溶于奥氏体，使奥氏体等温转变曲线位置右移，降低了钢的马氏体临界冷却速度。（多元少量，效果显著） Cr、Mo、W等合金元素不但使“C”曲线右移，而且当达到一定含量时，会使“C”曲线出现两个鼻尖，可在连续冷却的条件下获得贝氏体组织。除Co、Al外，大多数固溶于马氏体中的合金元素均使Ms 和Mf点下降，使合金钢淬火后残余奥氏体量较非合金钢多 ②使淬火后的残余奥氏体量增多
31. ①提高回火稳定性（3）在淬火钢回火时的表现（请点击）使合金钢在达到与非合金钢相同硬度的情况下，回火温度更高，回火时间更长，可进一步消除残余应力，塑性、韧性较非合金钢好；而在同一温度回火时，合金钢的强度、硬度要比非合金钢高。 ②回火时产生二次硬化从马氏体中析出硬度高、颗粒细小、数量多、高度弥散分布的特殊碳化物；部分残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体。③防止第二类回火脆性
32. 2.合金元素使钢的力学性能得到提高 ①形成合金渗碳体②形成特殊碳化物（3）细晶强化（2）第二相强化（1）固溶强化(请点击)3.合金元素使钢获得特殊性能（请点击）（1）形成单相稳定组织①得到奥氏体钢②得到铁素体钢（2）形成致密氧化膜和金属间化合物
33. （1）使S、E点位置左移 S点左移，会使亚共析成分的合金钢中出现过共析钢的组织。 E点左移，使钢中有可能出现莱氏体组织（称为莱氏体钢）。 4.合金元素使Fe-Fe3C相图发生变化（2）对临界点的影响 A1、A3和Acm点移动要判断合金钢是亚共析钢还是过共析钢，以及确定其热处理加热或缓冷时相变温度，不能单纯地直接根据Fe-Fe3C相图，而应根据多元铁基合金系相图来进行分析。
34. 以上讨论的是单独加入一种合金元素的影响，如同时加入多种元素，其综合作用并不是单个元素作用的简单总和。合金元素对共析温度的影响
35. 1、按合金元素质量分数总量分类（2）中合金钢总量 5％～10％（1）低合金钢总量低于5％（3）高合金钢总量大于10％（1）机械结构用合金钢（合金渗碳钢、合金调质钢与非调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢、易切削钢）2．按用途分类（2）合金工具钢与高速工具钢（合金量具钢、合金刃具钢、合金模具钢、高速工具钢）（3）特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）6.2 低合金钢
36. 1.牌号表示方法如Q420D表示屈服点≥420MPa，质量等级为D级的 6.2.1低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢。Q 345 C 质量等级345 MPa屈服强度
37. 钢号旧钢号主要化学成分，%机械性能CMnSi，s ，MPab ，MPa5 ，%Q29509MnNb12Mn0.160.80~1.500.5529557023Q34516Mn16MnRe0.18~0.201.00~1.600.5534563021~22Q39016MnNb15MnTi0.201.00~1.600.5539065019~20Q42014MnVTiRe15MnVN0.201.00~1.700.5542068018~19Q46014MnMoV18MnMoNb0.201.00~1.700.5546072017常用低合金结构钢的牌号、成分、性能（厚度(直径)16mm，AKV ≥34J）(摘自GB/T1591-1994)
38. 2.成分特点①低C:＜0.2% 保证韧性、焊接性、冷成型性。 ②合金元素以Mn为主、Mn和Si 产生固溶强化 ③加入V,Nb,Ti 等元素，细化F晶粒和细化碳化物而沉淀强化 ④加入Cu抗腐蚀
39. ①高强度:σs＞300MPa ②高韧性 ③良好焊接性能和冷成形性能 ④耐大气腐蚀使用组织（S）P细＋F 次正火处理，个别要求高强度的情况下，如高压容器才进行调质处理。一般在热轧和正火状态下使用，有时在焊接后进行一3.性能特点4.热处理特点热处理组织 —— 热轧空冷，S＋F
40. 例：载货汽车的大梁采用Q345钢后，使载重比由1.05提高到1.25；南京长江大桥采用Q345钢比用非合金钢节约钢材15%以上。5. 常见钢号及其应用 Q295 Q345Q390Q420Q460一般工程结构，桥梁、车辆，油罐、容器等大型桥梁,船舶,压力容器，焊接结构. 高压锅炉,高压容器，大型船舶
41. 使用状态的组织为细晶粒的铁素体—珠光体，强度比普通碳素结构钢Q235高约20%～30%，耐大气腐蚀性能高20%～38%，用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。普通低合金钢的用途举例 Q345钢 (16Mn) 是我国低合金高强度结构钢中用量最多、产量最大的钢种。
42. 南京长江大桥Q345钢 (16Mn)
43. (本页无文本内容)
44. 万吨远洋轮
45. (本页无文本内容)
46. (本页无文本内容)
47. 强度较高，且韧性、焊接性及低温韧性也较好，被广泛用于制造桥梁、锅炉、船舶、中等压力的容器。 Q390钢（15MnVN ）含V、Ti、Nb，中等级别强度钢中使用最多的钢种。
48. (本页无文本内容)
49. 强度级别超过400MPa后，铁素体和珠光体组织难以满足要求，于是发展了低碳贝氏体钢。加入Cr、Mo、Mn、B等元素，有利于空冷条件下得到贝氏体组织，使强度更高，塑性、焊接性能也较好，多用于高压锅炉、高压容器等，如Q460钢。 Q460钢含Mo、B，正火组织为B，强度高，用于石化中温高压容器。
50. 压力容器
51. 6.2.2低合金耐侯钢焊接结构用耐候钢如Q355NHC，表示屈服点质量等级为C级的焊接结构用耐候钢。≥355MPa，高耐候性结构钢如Q345GNHL。含Cr、Ni的高耐候钢桥梁、建筑等车辆、建筑、塔架等
52. 6.2.3机械结构用合金钢1、牌号表示方法 (1)合金渗碳钢、合金调质钢及合金弹簧钢（合金元素含量少于1.5％时不标数）1.5％～2.49％标22.5％～3.49％标3……类推如：20CrMnTi 20Cr2Ni4A 40CrMo 60Si2Mn 两位数字+所加合金元素符号和其百分含量……类推（两位数字为平均碳质量分数的万分数，加A为高级优质）保证淬透性钢的代号为H，如45H、40CrAH
53. (2)滚动轴承钢高碳铬轴承钢G+Cr+数字：“G”滚字拼音首字母，数字为Cr含量的千分数如：GCr6 GCr9 GCr15G20Cr2Ni4A—渗碳轴承钢又如：—GCr15SiMn（1）工作条件及性能要求表面受到强烈摩擦、磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷的作用，要求零件表面具有优异的耐磨性和高的疲劳强度，心部具有较高强度和足够的韧性。 2.合金渗碳钢
54. ①低C: 0.1%～0.25% ②加入提高淬透性元素：Cr,Ni,Mn,B ③加入Mo,W,V,Nb,Ti等阻碍A晶粒长大和形成合金碳化物提高耐磨性 ④Ni增加渗层塑性、韧性（3）性能特点 ①渗层硬度高,耐磨,抗接触疲劳,且有适当塑性,韧性 ②心部高韧性和足够强度 ③良好的热处理工艺性能，晶粒不宜长大，良好淬透性。（2）成分特点合金元素的作用比较见下页
55. 典型渗碳钢的成分钢号主要化学成分（%）CMnSiCrTiNi150.12-0.190.35-0.650.17-0.3720Cr0.17-0.240.50-0.800.20-0.400.70-1.0020CrMnTi0.17-0.240.80-1.100.20-0.401.00-1.300.06-0.1220Cr2Ni40.17-0.240.30-0.600.20-0.401.25-1.753.25-3.753.4 渗碳钢
56. 渗碳钢的牌号（摘自GB/T3077-1999）（渗C: 930℃，回火：200 ℃）　主要化学成分, %预备处理／淬火, ℃CMnCr，Ni0.17~0.24 　 0.17~0.240.50~0.80 　 1.30~1.600.70~1.00 　 880／ 800 水, 油 880水, 油0.17~0.23 0.17~0.23 　0.90~1.20 0.80~1.10 　0.90~1.20 1.00~1.30 850 油 880 ／ 870 油钢号20Cr 　20MnV20CrMn 20CrMnTi 　淬透性低中高18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A 0.13~0.19 0.17~0.23 W0.8~1.2 0.30~0.60 1.35~1.654.0~4.5 1.25~1.653.25~3.75950 ／ 850 空 880／ 780油机械性能　b MPas MPa835 　 785540 　 590930 1080 　735 835 　1180 1180 835 1080 aKU2 J47 　 5547 55 　78 63
57. 合金渗碳钢的牌号20 Mn2 Ti A等级:高级优质含钛量WTi≤1.5 %含锰量WMn 2 %含碳量WC 20 %00
58. 退火（对P型钢）高温回火（对M型钢）（4）热处理及使用态组织预先热处理：低、中淬透性的渗碳钢，锻造后正火；高淬透性的渗碳钢，锻压、空冷淬火后，再于650℃左右高温回火
59. 正火的目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度并调整好硬度，便于机械加工。经过正火后的钢材具有等轴状晶粒。对珠光体型钢通常用在800℃左右的一次退火代替正火，可得到相同的效果，即既细化晶粒又改善切削加工性能；对马氏体型钢，则必须在正火之后，再在Ac1以下温度进行高温回火，以获得回火索氏体组织，这样可使马氏体型钢的硬度由380~550HB降低到207~240HB，以顺利地进行切削加工。
60. 渗碳在机械加工到只留有磨削余量时，进行渗碳处理。最终热处理：通常是渗碳后淬火和低温回火（180～200℃）。
61. 渗碳扩散层的厚度决定于： ☆碳在奥氏体中的极限溶解度； ☆碳在奥氏体中的扩散速度； ☆扩散的时间。钢表面的固溶碳极限是由奥氏体在渗碳温度时对碳的饱和溶解度决定的。如超过碳在奥氏体中的极限溶解度，在表面层中就会出现碳化物。渗碳零件的渗碳过程大都是在910～930℃ 温度进行的。
62. 淬火和低温回火 20CrMnTi钢齿轮的热处理规范采用这种工艺的零件通常只要求表面高硬度和耐磨性，而对基体性能要求不高。主要用于渗碳后不容易过热的钢种。
63. 渗碳后先进行空冷（即正火处理）使组织细化，而后再按渗碳后的表面成分进行淬火并低温回火。当要求表面高硬度、高耐磨性外，对基体性能有较高要求时，可采用这种工艺。主要用于渗碳后容易过热的钢种，如20Cr、20Mn2等。
64. 渗碳空冷后，进行两次淬火。当对零件表面和基体性能的要求都很严格时，可用这种工艺。第一次按钢的基体成分加热淬火，加热温度较高（870℃左右），目的是细化心部组织并消除表面渗碳层中的网状渗碳体；第二次按高碳钢的成分进行（表面）淬火，目的是使表面获得细小的马氏体加粒状碳化物组织，以满足表面高性能的要求；最后进行低温回火起消除应力、稳定组织和稳定尺寸的作用。
65. 这类热处理工艺主要用于航空发动机齿轮的热处理。航空发动机齿轮(可达GB10095-88 4级)
66. 典型渗碳钢的热处理和力学性能钢号热处理（℃）力学性能渗碳预备处理淬火回火σbMPaσsMPaδ%ψ%αkJ.cm15930890空790200≥500≥300≥15≥1520Cr930880油800200≥850≥550≥10≥40≥6020CrMnTi930880油870200≥1100≥850≥10≥45≥7020Cr2Ni4930880油780200≥1200≥1100≥10≥45≥80
67. 这些组织使零件具有更好的强硬度与韧塑性的配合，心部的冲击韧性一般都高于700kJ/m2。托氏体加少量低碳回火马氏体及铁素体（25~40HRC） —淬透性小的钢种。心部低碳回火马氏体40～48HRC —淬透性高的钢种；低碳回火马氏体加贝氏体（40~48HRC） —淬透性中等的钢种；表层高碳回火马氏体和合金渗碳体或碳化物及少量的残余奥氏体，硬度可达60～62HRC。渗碳后的组织｛
68. （5）典型钢号及其应用 ① 低淬透性合金渗碳钢:水淬临界淬透直径为20～35mm抗拉强度通常为800~1000MN/m2。 20Cr,15Cr 、20Mn2等制造受冲击载荷较小的，且对于心部要求不高的小型渗碳件，如小齿轮、活塞销、套筒、链条等②中淬透性:油淬临界淬透直径为25～60mm，抗拉强度通常为1000~1200MN/m2。 20CrMnTi、20Mn2TiB、20MnVB等有良好的力学性能和工艺性能,适合高速、较高载、有冲击的耐磨件,如重要齿轮,连轴器,十字销头.
69. 20CrMnTi钢有良好的机械性能和工艺性能。淬透性较高，由于含有Ti，其过热敏感性小 20CrMnTi钢齿轮可在渗碳后预冷到875℃直接淬火。先预冷再淬火是为了减少淬火变形；同时在预冷过程中渗碳层中析出一些二次渗碳体（合金渗碳体），使得淬火后的渗碳层中的残余奥氏体的数量减少。因此这种钢大量用于制造承受高速、中载并要求抗冲击和耐磨损的零件，特别是汽车、拖拉机上的重要齿轮及离合器轴等。20CrMnTi
70. 20Mn2TiB、20MnVB是为节约Cr而发展的代用钢，它们的缺点是淬透性不够稳定，热处理变形稍大且缺乏规律。离合器片淬火
71. ③高淬透性:油淬临界淬透直径为100mm以上，甚至空冷也能淬成马氏体。抗拉强度通常高于1200MN/m 18Cr2Ni4WA 20Cr2Ni4A 12Cr2Ni4A、15CrMn2SiMo等这类钢由于含有较多的Cr和Ni等合金元素，渗碳层后表层的C含量又很高，这样就导致了马氏体转变温度的大幅度下降。若渗碳后直接淬火，渗碳层中将保留大量的残余奥氏体，使表面硬度下降，因此必须设法减少残余奥氏体的数量。2 由于这类钢含有较多的Ni，使得钢具有很好的韧性，特别是低温冲击韧性，因此主要用于制造大截面、高载荷的重要齿轮和耐磨件，如飞机、坦克中的重要齿轮及曲轴等。
72. 为了减少残余奥氏体的数量，通常可以采用下面的三种方法：第一种方法是淬火后进行冷处理（-60~-100℃），使残余奥氏体继续转变为马氏体；
73. 第二种方法渗碳及正火后进行一次高温回火（600~620℃），使碳化物从马氏体和残余奥氏体中进一步析出（高淬透性钢在正火时就可淬火形成马氏体）；随后再加热到较低温度（Ac1+30~50℃），淬火时，这些碳化物不再溶入奥氏体中，故减少了奥氏体中碳及合金元素含量，使马氏体转变温度有所升高，淬火后残余奥氏体数量就自然减少了。最后再进行低温回火，以消除内应力并提高渗层的强度和韧性。若将上述两种减少奥氏体的方法同时采用，效果更好。
74. 第三，在渗碳后进行喷丸强化，也可以有效地使渗层中的残余奥氏体转变为马氏体。本溪钢铁集团1500热轧线主减速机一轴和二轴用轴承套圈和滚子选取了渗碳钢G20Cr2Ni4A 渗碳钢还可以用来制造轴承。
75. 最后应该指出的是，目前碳氮共渗用钢大多沿用如上所述的渗碳钢，但对碳氮共渗钢而言还要更加注意表面残余奥氏体含量以及力求使碳和氮原子同时渗入等问题。通常碳氮共渗用钢常加入Cr、Mo、B等元素而不用Ni合金化，对Mn的含量也宜加以限制。为了提高碳氮共渗温度而不降低氮的浓度，可加入Al0.2%，Al能促进氮的渗入，并使碳氮共渗温度提高到875℃~880℃。典型的钢号为20Cr2MoAlB。
76. 典型合金渗碳钢应用低淬透性合金渗碳钢:含合金元素总量＜3 % 15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件，如柴油机的活塞销、凸轮轴等。活塞销( 20Cr )
77. 中淬透性合金渗碳钢:含合金元素总量在4 %左右。20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件，如变速箱齿轮。变速齿轮
78. 拨叉
79. 柴油机凸轮轴
80. 20 CrMnTi 钢制造齿轮的热处理工艺曲线
81. 高淬透性合金渗碳钢:含合金元素总量在4 %～ 6 %。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件,如柴油机曲轴。柴油机曲轴
82. 现有φ35x20mm的两根轴。一根为20钢，经920℃渗碳后直接淬火(水冷)及180℃回火，表层硬度为58 ～ 62HRC；另一根为20CrMnTi钢，经920℃渗碳后直接淬火(油冷)，-80℃冷处理及180℃回火后表层硬度为60 ～ 64HRC。问这两根轴的表层和心部的组织(包括晶粒粗细)与性能有何区别?为什么?
83. 钢种表面组织心部组织晶粒大小性能 20钢回火马氏体＋渗碳体 F+P 较细小外硬内韧 20CrMnTi 回火马氏体＋合金碳化物 F+P（细）＋低碳回火马氏体更细小表面强度、硬度更高，心部不仅强、硬度较高，同时韧性好。
84. 3.合金调质钢与非调质钢②成分特点◆中C：0.25%～0.50%，以0.4左右为主。 ◆加入提高淬透性元素 Cr,Ni,Mn,Si,B 等。◆加入Mo,W消除回火脆性。 ◆加入强碳化物形成元素Ti, V , W. Mo提高回火稳定性和细化晶粒. ◆ Ni, Si, Mn可强化Ｆ. ①工作条件及性能要求重载荷、受冲击、重要零件高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能，良好的淬透性（1）合金调质钢
85. 调质钢的牌号（摘自GB/T3077－1999）淬透性钢号主要成分, %淬火℃回火℃CMnSiCr低450.42~0.500.50~0.800.17~0.37830~840水580~640空40Cr0.37~0.450.50~0.80Cr 0.8~1.10850油500 水，油中高35CrMo0.32~0.400.40~0.70Cr 0.8~1.10850油550 水，油38CrMoAlA0.35~0.42Al 0.7~1.1Cr 1.35~1.65940水，油640水，油40CrMnMo0.37~0.450.90~1.20Cr 0.9~1.20850油600 水，油机械性能 b MPas MPaaKU2 J6003553940MnB0.37~0.441.10~1.400.20~0.40850油500 水，油9807854798078547980835639808357198078563
86. ③性能特点 ④ 应用汽车，拖拉机，机床，工程机械等的重要零件如：齿轮，轴类，连杆，螺栓等。良好的综合力学性能, 能满足多种和较复杂载荷的工作条件⑤热处理工艺及使用态组织预先热处理最终热处理: :低淬透性调质钢，常采用正火；中淬透性调质钢，常采用退火；高淬透性调质钢，则用正火后高温回火。　　调质，可附加表面淬火或氮化(38CrMoAl)。
87. ⑥ 典型钢号及其应用低淬透性合金调质钢合金元素总量＜3 %,油淬临界直径为20～40mm 。常用钢号40Cr, 40MnB 用于制作一般尺寸重要零件,如齿轮、主轴等
88. 连杆轴
89. 连杆
90. 柴油机凸轮轴
91. 圆锥齿轮
92. (本页无文本内容)
93. 合金元素总量在4 %左右，油淬临界直径最大为40mm~60mm。典型钢种是35CrMo、40CrMn、40CrNi、 30CrMnSi等。 35CrMo、40CrMn等钢可用于500℃ 以下的较高温度下服役的零件，如汽轮机转子、叶轮等。 38 CrSi、35 CrMo 等常用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。中淬透性合金调质钢
94. 叶轮、转子
95. 曲轴
96. 汽车曲轴
97. 电气机车大轴磨床主轴
98. 汽轮机转子汽轮机转子（AETC公司） 3. 1 调质钢
99. 高淬透性合金调质钢合金元素总量在4 %～ 10 %，油淬临界直径最大为60mm~100mm。典型钢种是38 Cr Mo Al A、 37CrNi3A、 40CrMnMo、40CrNiMoA、25Cr2Ni4WA等。这类钢多半是铬镍钢，较多的Cr和Ni的适当配合可大大提高钢的淬透性，并获得优良的机械性能。 40CrNiMoA钢主要用于制造大截面、重载荷的重要零件，如航空发动机轴、汽轮机主轴、叶轮等。
100. 3.1 调质钢

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